» » Самородные элементы

Самородные элементы

02.08.2016

Неметаллическим самородным элементом, встречающимся в метаморфитах, является графит [греч. «графо» — пишу] — химический эквивалент алмаза (см. раздел «Породообразующие минералы магматических пород»). Графит всегда содержит примеси как неорганических, так и органических веществ (обычно Н, CO, CO2, CH4) (H2S, NH3 и др.). Структура слоистая. Формы выделения: пластинчатые кристаллы, чешуйчатые, пластинчатые агрегаты, округлые зерна, мельчайшие частички, вплоть до пылевидных и коллоидальных.
Графит возникает различными путями:
1) в результате разложения газообразных соединений углерода: 2СО2 ⇔ CO2 + С; CO + H2 ⇔ H2O + С; CH4 ⇔ 2Н2О + С;
2) в результате разложения карбонатов: GFeCO3 ⇔ 2Fe3О4 + SCO2 + С; CaMg [CO3]2 + 2SiO2 ⇔ CaMg [Si2O6] + 2O2 + 2С;
3) в результате пиролиза каменного угля при сухой его перегонке.
В магматических породах графит может образоваться по CO, CH4 и карбонатным соединениям путем выделения из магмы и разложения карбонатов, обычно ассимилированных. При давлении порядка 20—40*10в8 Па (20—40 кбар) в мантии Земли графит неустойчив и переходит в алмаз.
В Ботогольском (Бурятия) месторождении графит образует линзы, штоки, гнезда, жилы, вкрапленники в нефелиновых сиенитах и находится в ассоциации с породообразующими минералами этой горной породы. Совместно с самородным железом магматический графит содержится в базальтах западной Гренландии.
Широко распространен графит в кристаллических сланцах, гнейсах и мраморах. Большей частью, особенно в гнейсах, графит распределен более или менее равномерно в виде чешуек, линз, гнезд, прожилков, жил, обычно в зальбандах мигматитовых и пегматоидных инъекций. В перечисленных горных породах графит возникает по органическим остаткам и карбонатам исходных седиментогенных горных пород. Промышленные скопления графита известны в гнейсах Мариупольского, Криворожского и Прибугского районов (Украина), районов Мурзинки и Алабашки (Урал), Шахтаминского района (Читинская область); графитовые сланцы имеются в Ферганском районе (Узбекистан) и Хабаровском крае; черные чешуйки графита обнаружены в белых мраморах Слюдянского района (южное Прибайкалье), Из зарубежных крупных месторождений графита, связанных с метаморфитами, основные находятся в КНДР, на о. Мадагаскар, в провинции Квебек (Канада), в штате Монтана (США) и др.
Графит в качестве акцессорного минерала содержится в железных метеоритах, в каменных метеоритах обнаружен мелкочешуйчатый графит. В метеоритном кратере Рис (Бавария, ФРГ) в графитовых гнейсах установлена новая разновидность белого углерода гексагональной сингонии — чаоит.
С целью изучения структурного состояния углисто-графитового вещества в условиях регионального метаморфизма Д.М. Шенгелиа, Р.А. Ахвледиани и Д.Н. Кецховели был проведен эксперимент в температурном интервале 300—850° С и при давлении от нормального атмосферного до 6*10в11 Па (6000 бар). В качестве объектов исследования были выбраны: 1) слабографитизированные антрациты (с отражательной способностью Rmin = 12,5 — 14,8; Rmax a = 13,6—15,3 и Ra = 13,5—14,4), отобранные из кварц-хлорит-серицит-углисто-графитовых сланцев, развитых в нижне-палеозойской чорчанекой свите (нижняя часть палеозойского комплекса филлитов Дзирульского массива, Грузия); 2) кристаллические графиты, выделенные соответственно из рестита мигматита (парагенезис: диорит + силлиманит + плагиоклаз + кварц) и графит-гранат-биотит-плагиоклаз-кварцевого сланца (парагенезис: биотит + гранит + плагиоклаз + кварц) палеозойской гвандринской свиты, образовавшейся в бассейне р. Птыш (Горная Абхазия). Полученные данные показали, что давление в пределах 2—6 кбар не влияет существенно на структурное изменение графита, которое в основном зависит от температуры.
Таким образом, экспериментальные данные по эволюции параметра с гексагональной разновидностью углисто-графитового вещества показывают, что в условиях регионального метаморфизма углеродистое вещество представляет собой весьма чувствительный индикатор в отношении температуры минералообразования.
Как известно, минералогический геотермометр, основанный на распределении изоморфных компонентов между сосуществующими фазами, не всегда пригоден для установления максимальных температур прогрессивно регионально метаморфизованных пород, претерпевших диафторез. В этом отношении графитовый геотермометр является более надежным, так как величина параметра элементарной ячейки графита хорошо отражает наивысшие температуры, достигнутые в конкретной горной породе, не меняющейся при наложении регрессивного метаморфизма.
Самородные железо и никель образуют сплавы от почти чистого железа до Ni3Fe (аваруит). В них иногда устанавливаются примеси Co, Mn, Cu, Pt и окклюзированные газы [лат. «окклузус» — запертный], т. е. газы, содержащиеся в твердом теле (в металле) в скрытом виде. К ним относятся H4, CO, CO2. Другие примеси (С, S, As, Si) являются механическими включениями.
Выделяются два минеральных вида: феррит (Ni < 2,9%) и никелистое железо (Ni до 25%). Ко второму минеральному виду относятся также железистый никель (Ni 35%) и аваруит (Ni3Fe) со структурой плотнейшей кубической упаковки. Такую же структуру имеет чистый никель.
Перечисленные минеральные виды генетически связаны друг с другом. Они образуют дендриты, неправильные выделения, мельчайшие пылевидные частицы. Самородки до 1 кг и больше встречаются редко. Однако известны самородки колоссальных размеров, в некоторых случаях они достигают десятков (в базальтах о. Диско, Гренландия) и даже сотен (в метеоритах) тонн. Почти чистое и никелистое железо, имеющее, по-видимому, метеорное происхождение, установлено в лунном грунте.
Цвет рассматриваемых минеральных видов стально-серый, блеск металлический; твердость 4—5; ковкие, спайность иногда но кубу (железистый вид) или октаэдру (никелистый вид); плотность 7—7,8; ферромагнитные.
Никелистое железо отмечено также в ассоциации с самородной медью, уайрауитом (CoFe), магнетитом, пентландитом (оз. Маскока, Канада). Аваруит встречен на асбестовом месторождении Баланджеро (Италия).
Никель и медь относительно более устойчивы, чем феррит и, частично, магнетит. Медь при низкой температуре обнаруживает устойчивость даже в ассоциации с гематитом. Химическое же сродство меди и никеля с серой ограничивает их распространение в металлическом состоянии.